铝合金外螺旋面挤压成形数值模拟及试验研究

针对大螺距、大螺旋角铝合金外螺旋面(像罗茨机械增压器转子)的成形,本文提出了一种正向热挤压成形工艺。以铝合金6063为例,利用Deform-3D有限元数值模拟软件建立了铝合金外螺旋面挤压模型,并模拟了外螺旋面的挤压成形过程。分析了挤压温度、挤压速度、挤压比和毛坯长度等工艺参数对外螺旋面挤压成形的影响,并根据数值模拟结果进行了相应的挤压试验。结果表明:铝合金外螺旋面表面光洁,齿形填充饱满,长度方向上螺旋角分布均匀;大螺距、大螺旋角的铝合金外螺旋面的挤压成形工艺是可行的。     

圆柱斜齿轮精锻成形数值模拟与试验研究

为探索圆柱斜齿轮精锻成形的新工艺,针对某一参数的圆柱斜齿轮,采用浮动凹模的工艺方案,对其进行数值模拟与物理试验。分析不同压下量下,斜齿轮的成形效果和脱模过程中的速度场、等效应变场,并与传统的闭式挤压成形进行对比。结果表明,圆柱斜齿轮采用浮动凹模的成形工艺较采用传统工艺,载荷下降约30%,脱模时,锻件齿形在模腔内沿螺旋方向做刚性平移运动,齿形几乎不产生塑性变形。为进一步研究圆柱斜齿轮精锻成形工艺提供了参考。     

从动螺旋锥齿轮双向对挤高效精密成形新工艺研究

根据从动螺旋锥齿轮形状特点和成形工艺要求,本文提出一种新成形工艺:双向对挤高效精密成形新工艺。对从动螺旋锥齿轮成形过程进行了数值模拟。结果表明,采用新工艺成形从动螺旋锥齿轮过程中齿型腔可以顺利填充,齿形良好。载荷-行程曲线变化正常,变形过程可大致划分为自由变形、充满、角隅充填3个阶段。与传统的单向闭塞模锻成形工艺对比,最大载荷值降低约23%。等效应力在模具承受范围内,无破坏现象出现,证明材料流动性较好、新工艺可行。研究结果可为从动螺旋锥齿轮成形提供参考。     

齿形链轮温挤压精密成形数值模拟

采用DEFORM-3D软件模拟了齿形链轮温挤压成形过程,分析了挤压温度和速度对链轮成形中温度场和等效应力场的影响,并对挤压温度和速度进行了优化。结果表明,成形过程中齿形区温度分布不均且应力过大,在齿形边缘处易出现应力集中现象;在对比分析后得出最佳的工艺参数为:挤压温度600℃,挤压速度50 mm/s;在此最佳工艺参数下,齿形链轮填充良好,温度分布均匀,表面质量较好,且齿形区成形时应力状态得到改善,在齿形边缘处应力集中现象也得到缓解。     

带枝桠筒形件挤压成形工艺研究

为了获得综合性能优良的某铝合金带枝桠筒形挤压件,结合其形状特点,首先提出了一次整体挤压成形工艺方案。通过有限元模拟对成形工艺方案进行验证,结合一次整体成形中所产生缺陷进行工艺改进。并提出两种改进方案,通过有限元模拟验证,方案1为下料热处理预成形热处理终成形(冲盂成形)机械加工,获得的挤压件金属填充不饱满;方案2为下料热处理反挤压成形热处理终成形(翻边成形)机械加工,获得了合格的挤压件。对方案2的载荷位移曲线变化规律及曲线上特殊节点产生原因进行了分析,初步确定了方案2的可行性;对方案2进行模具设计并进行工艺试验。试验结果表明,采用方案2的挤压成形工艺最终得到了填充效果良好、符合生产要求的带枝桠筒形挤压件。     

螺旋钻杆接头成形工艺方案设计及数值模拟分析

针对螺旋钻杆接头的结构特点,提出实心坯料复合挤压和空心坯料开式反挤压两种工艺方案.借助塑性有限元分析软件,模拟了两种方案的成形过程;针对空心坯料开式反挤压方案中出现镦粗失稳现象进行分析,提出在凸模工作带前端设计引导区的解决方案,并分析比较了两种方案的成形力情况.模拟结果显示,空心坯料开式反挤压比实心坯料复合挤压成形力降低了87.3％.工艺试验表明,空心坯料开式反挤压方案可成形出合格的冷挤压件.     

驱动齿轮冷挤压成形研究

分析了驱动齿轮的冷挤压成形工艺特征,确定其成形方式为齿轮与内花键同步挤压成形。利用Deform-3D有限元分析软件对驱动齿轮挤压成形过程进行数值模拟,分析了毛坯尺寸、凹模入口角对其挤压成形特性的影响。研究结果表明:当毛坯的外径尺寸大于齿顶圆直径尺寸2 mm、毛坯的内径尺寸为花键小径及凹模入口角为50°时,齿轮和内花键的齿形填充效果较好,同步挤压成形力相对较小。采用模拟得到的优化工艺参数进行挤压成形工艺试验,得到了符合成形精度要求的驱动齿轮成形件。     

主动螺旋锥齿轮镦挤成形方案的对比研究

根据"积极摩擦"原理论证了双向镦挤成形主动螺旋锥齿轮的工艺优于其单向镦挤成形。通过对4种双向镦挤方案进行数值模拟研究,发现成形过程中齿型腔可顺利填充,所成齿形良好。变形过程可大致划分为自由变形、充满、角隅充填3个阶段。通过对不同方案中坯料端面摩擦力及数值模拟结果对比分析发现,采用无齿凸模镦挤成形主动螺旋锥齿轮的载荷低于有齿凸模镦挤成形,其中无齿凸模双向镦挤是最优的一种方案。无齿凸模在模具结构方面优于有齿凸模,对应的凹模也无需做成内齿形状,进一步简化了模具结构,同时,其等效应力在模具承受范围内,可望提高模具寿命。通过物理模拟试验对无齿凸模双向镦挤方案进行验证,得到了无飞边、齿形充填饱满、轮廓清晰、无折叠、无开裂等缺陷的铅质主动螺旋锥齿轮。     

汽车三叉式万向节精密成形工艺

采用开式模锻工艺生产汽车三叉式万向节,需要切除飞边,不仅材料利用率低,同时由于金属流线被切断,影响零件的力学性能及使用寿命。为解决上述问题,提出了闭塞式单向挤压、闭塞式双向挤压两种精密成形工艺,并采用DEFORM有限元软件对两种工艺下的零件成形过程进行了数值仿真模拟,分析比较了两种工艺下的零件成形情况、金属流动规律、载荷-行程曲线,以及模具磨损情况。结果表明:在闭塞式单向挤压成形工艺下,零件存在填充不完整、销轴弯曲、端部出现斜面等缺陷,而在闭塞式双向挤压成形工艺下,零件成形良好;闭塞式双向挤压成形工艺中,金属流动更为合理、模具间承受载荷大小的差距更小,利于集体换模,且模具磨损量更小,模具使用寿命更长。经实际生产试验,获得了质量良好的三叉式万向节制件,验证了数值仿真模拟结果的准确性与可靠性。     

主动螺旋锥齿轮双向对挤高效精密成形新工艺

根据主动螺旋锥齿轮形状特点和成形工艺要求,提出一种新的成形工艺:双向对挤高效精密成形。数值模拟结果表明新工艺成形主动螺旋锥齿轮过程中齿型腔可以均匀、顺利的完成填充,所成齿形良好,无明显缺陷出现。载荷-行程曲线变化正常,变形过程可大致划分为3个阶段:自由变形、充满和角隅充填。与传统的单向闭塞模锻、单件成形工艺的载荷-行程曲线对比,载荷值降低了18%。等效应力在模具承受范围内,无破坏现象出现,证明材料流动性较好、新工艺可行。通过物理模拟实验,得到了齿形轮廓清晰、充填饱满、无折叠、无开裂等缺陷的铅质试件,实验结果与模拟结果基本吻合。